Hình 2 .41 Cầu chì 200A
Hình 2.56 Hoạt động của khâu tỷ lệ
Một bộ điều khiển PID (Proportional Integral Derivative) là một cơ chế phản hồi vòng điều khiển (bộ điều khiển) tổng quát được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống điều khiển công nghiệp. Bộ điều khiển PID là bộ điều khiển được sử dụng nhiều nhất trong các bộ điều khiển phản hồi. Bộ điều khiển PID sẽ tính tốn giá trị "sai số" là hiệu số giữa giá trị đo thông số biến đổi và giá trị đặt mong muốn. Bộ điều khiển sẽ thực hiện giảm tối đa sai số bằng cách điều chỉnh giá trị điều khiển đầu vào. Trong trường hợp khơng có kiến thức cơ bản (mơ hình tốn học) về hệ thống điều khiển thì bộ điều khiển PID là sẽ bộ điều khiển tốt nhất. Tuy nhiên, để đạt được kết quả tốt nhất, các thông số PID sử dụng trong tính tốn phải điều chỉnh theo tính chất của hệ thống-trong khi kiểu điều khiển là giống nhau, các thông số phải phụ thuộc vào đặc thù của hệ thống.
39 Hình 2.55. Sơ đồ khối của bộ điều khiển PID
Setpoint (Giá trị đặt) là giá trị mong muốn đạt được tại ngõ ra của đối tượng điều khiển. Process variable (Biến q trình) là tín hiệu hồi tiếp mà bộ điều khiển nhận được từ đối tượng điều khiển. Control variable (biến điều khiển) là giá trị ngõ ra của bộ điều khiển. Error là giá trị sai lệch giữa giá trị đặt và giá trị hiện tại ở ngõ ra của đối tượng điều khiển và bộ điều khiển PID ln đưa ra tín hiệu điều khiển CV dựa trên giá trị của error. Output là giá trị ngõ ra của đối tượng điều khiển.
Hoạt động của khâu P (khâu tỷ lệ):
Hình 2.56. Hoạt động của khâu tỷ lệ
Khâu này ln đưa ra tín hiệu điều khiển ln tỉ lệ với giá trị sai lệch. Hàm truyền của bộ điều khiển P: 𝐾(𝑠) = 𝐾𝑝
Hàm truyền đặc tính thời gian: 𝑌(𝑠) = 𝐾𝑝𝐺(𝑠)𝐸(𝑠) Hàm truyền sai số hệ thống: 𝐸(𝑠) = 𝑅(𝑠)
1+𝐾𝑝𝐺(𝑠)𝐻(𝑠)
Kp càng lớn thì tốc độ đáp ứng càng nhanh. Kp càng lớn thì sai số xác lập càng nhỏ. Kp tăng quá lớn thì vọt lố càng cao, nếu tăng nữa thì hệ thống mất ổn định và dao động không tắt dần.
40
Hoạt động của khâu D ( khâu vi phân):
Hình 2.57. Hoạt động của khâu D
Đây là khâu ln đưa ra tín hiệu điều khiển tỉ lệ với tốc độ thay đổi của giá tri sai lệch.
Hàm truyền của bộ điều khiển D: 𝐾(𝑠) = 𝐾𝑑𝑠
Hàm truyền đặc tính thời gian: 𝑌(𝑠) = 𝐾𝑑𝐺(𝑠)𝐸(𝑠)𝑠 Hàm truyền sai số hệ thống: 𝐸(𝑠) = 𝑅(𝑠)
1+𝑠 𝐾𝑑𝐺(𝑠)𝐻(𝑠)
Khâu vi phân khơng thể sử dụng một mình mà phải sử dụng kết hợp với khâu P hoặc khâu I. Kd càng lớn thì độ vọt lố càng nhỏ. Kd càng lớn thì đáp ứng quá độ càng nhanh. Khâu D rất nhạy với nhiễu tần số cao do hệ số khuếch đại tại tần số cao.
Hoạt động của khâu I (khâu tích phân ):
Hình 2.58. Hoạt động của khâu I
Là khâu đưa ra tín hiệu điều khiển dựa trên giá trị của sai lệch và thời gian xảy ra sai lệch. Hàm truyền của bộ điều khiển D: 𝐾(𝑠) =𝐾𝑖
𝑠
Hàm truyền đặc tính thời gian: 𝑌(𝑠) = 𝐾𝑖𝐺(𝑠)𝐸(𝑠) 𝑠
Hàm truyền sai số hệ thống: 𝐸(𝑠) = 𝑠 𝑅(𝑠) 1+𝐾𝑖𝐺(𝑠)𝐻(𝑠)
Ki càng lớn thì đáp ứng quá độ càng chậm. Ki càng lớn thì sai số xác lập càng nhỏ. Đặc biệt hệ số khuếch đại của khâu tích phân bằng vơ cùng khi tần số bằng 0, triệt tiêu sai số xác lập với hàm nấc. Ki càng lớn độ vọt lố càng cao.
Bộ điều khiển PID là sự kết hợp của các khâu P,I,D do đó khắc phục được nhược điểm của mỗi khâu riêng lẻ.
Như vậy , ngõ ra của bộ điều khiển PID thể hiện qua hàm truyền: 𝐾(𝑠) = 𝐾𝑝+𝐾𝑖
41
CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU THUẬT TOÁN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GA TỰ ĐỘNG VÀ ỨNG DỤNG PHẦN MỀM ARDUINO IDE
TRONG LẬP TRÌNH CCS ECU